(57)【要約】  制御回路１１０は、電力線１０４を通って伝送される交流を検出するように構成された電流センサ１１２を含む。交流は、交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む。制御回路１１０はまた、ＡＣ成分およびＤＣ成分を表す電流センサ１１２からのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路１１４を含む。ＡＣ成分の周波数は、ＤＣ成分の周波数より高い。フィルタサブ回路１１４は、ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成される。制御回路１１０はまた、ＤＣ出力を受け取り、ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路１２２を含む。分析サブ回路１２２は、ＤＣ出力が指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力するように構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力線１０４を監視するように構成された制御回路１１０であって、
前記電力線１０４を通って伝送される交流を検出するように構成され、前記電力線１０４の交流が交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む、電流センサ１１２と、
前記ＡＣ成分および前記ＤＣ成分を表す前記電流センサ１１２からのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路１１４であって、前記ＡＣ成分が前記ＤＣ成分の周波数より高い周波数を有し、前記ＡＣ成分を阻止し、前記ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成されたフィルタサブ回路１１４と、
前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を受け取り、前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路１２２であって、前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力が前記指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力するように構成された分析サブ回路１２２とを備える制御回路１１０。
【請求項２】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記指定の閾値は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記標準モードについて前記緊急モードより小さい、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項３】
前記ＤＣ出力が前記分析サブ回路１２２によって受け取られる前に前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を修正するように構成された再調整サブ回路１１６をさらに備える、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項４】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記再調整サブ回路１１６は、前記標準モード中に前記ＤＣ出力を第１の様態で修正し、前記緊急モード中に前記ＤＣ出力を第２の様態で修正し、前記ＤＣ出力は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記緊急モードにおいて修正される、請求項３に記載の制御回路１１０。
【請求項５】
前記電流センサ１１２は、ホールセンサである、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項６】
前記分析サブ回路１２２は、閾値検出器を含む、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項７】
前記再調整サブ回路１１６は、前記フィルタサブ回路１１４からの前記出力の値を所定の量だけオフセットする、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項８】
前記制御回路１１０は、前記ＤＣ成分を分析して１つまたは複数の障害事象を識別するように構成されている、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項９】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記指定の閾値は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記標準モードについて前記緊急モードより小さい、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項１０】
前記ＤＣ出力が前記分析サブ回路１２２によって受け取られる前に前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を修正するように構成された再調整サブ回路１１６をさらに備える、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項１１】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記再調整サブ回路１１６は、前記標準モード中に前記ＤＣ出力を第１の様態で修正し、前記緊急モード中に前記ＤＣ出力を第２の様態で修正し、前記ＤＣ出力は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記緊急モードにおいて修正される、請求項３に記載の制御回路１１０。
【請求項１２】
前記電流センサ１１２は、ホールセンサである、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項１３】
前記分析サブ回路１２２は、閾値検出器を含む、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項１４】
前記再調整サブ回路１１６は、前記フィルタサブ回路１１４からの前記出力の値を所定の量だけオフセットする、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項１５】
前記制御回路１１０は、前記ＤＣ成分を分析して１つまたは複数の障害事象を識別するように構成されている、請求項１に記載の制御回路１１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般に、交流電力線を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電力線は、電源から負荷へ電力を伝える。多くの場合、負荷へ供給される電力を制御するために、回路遮断器（またはリレー）が使用される。電力線を流れる電流は主に交流（ＡＣ）であるが、望ましくないＤＣ電流（ＤＣオフセットと呼ばれる）が電力線に沿って現れることがある。たとえば、電力線にＤＣオフセット電流を導入する１つまたは複数の障害事象が生じることがある。異なる要因に応じて、ＤＣオフセット電流は、不要な電力消費、負荷の故障、連続アーク障害、機械応力および／もしくは熱応力、または他の望ましくない回路状態をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決すべき問題は、回路を遮断し、かつ／またはＤＣオフセット電流が指定の閾値を通過したときオペレータに通知することが求められていることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この問題に対する解決策は、交流電力線を監視するように構成された制御回路によって提供される。制御回路は、電力線を通って伝送される交流を検出するように構成された電流センサを含む。電力線の交流は、交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む。制御回路はまた、ＡＣ成分およびＤＣ成分を表す電流センサからのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路を含む。フィルタサブ回路は、ＡＣ成分を阻止し、ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成される。制御回路はまた、フィルタサブ回路からのＤＣ出力を受け取り、フィルタサブ回路からのＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路を含む。
分析サブ回路は、フィルタサブ回路からのＤＣ出力が指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力するように構成される。
【０００５】
本発明について、添付の図面を参照して例として次に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態によるシステムの概略図である。
【図２】図１のシステムとともに使用することができる制御回路のうち電流センサおよび再調整サブ回路を含む部分を示す図である。
【図３】図１のシステムとともに使用することができる制御回路のうち分析サブ回路を含む別の部分を示す図である。
【図４】図１のシステムの動作中の制御回路の様々な要素間の関係を示すグラフである。
【図５】図１のシステムの動作中の制御回路の様々な要素間の関係を示すグラフである。
【図６】一実施形態による方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
一実施形態では、交流電力線を監視するように構成された制御回路が提供される。制御回路は、電力線を通って伝送される交流を検出するように構成された電流センサを含む。電力線の交流は、交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む。制御回路はまた、ＡＣ成分およびＤＣ成分を表す電流センサからのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路を含む。フィルタサブ回路は、ＡＣ成分を阻止し、ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成される。制御回路はまた、フィルタサブ回路からのＤＣ出力を受け取り、フィルタサブ回路からのＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路を含む。
分析サブ回路は、フィルタサブ回路からのＤＣ出力が指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力するように構成される。
【０００８】
いくつかの態様では、制御回路は、標準モードで動作し、また緊急モードでも動作するように構成することができる。指定の閾値は、制御回路が緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、標準モードについて緊急モードより小さくすることができる。
【０００９】
いくつかの態様では、制御回路はまた、ＤＣ出力が分析サブ回路によって受け取られる前にフィルタサブ回路からのＤＣ出力を修正するように構成された再調整サブ回路を含むことができる。任意選択で、制御回路は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成することができる。再調整サブ回路は、標準モード中にＤＣ出力を第１の様態で修正し、緊急モード中にＤＣ出力を第２の様態で修正することができる。ＤＣ出力は、制御回路が緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、緊急モードで修正される。
【００１０】
一実施形態では、電源から負荷へ電力を伝えるように構成された交流電力線を含むシステムが提供される。システムはまた、回路遮断器と、交流電力線を監視するように構成された制御回路とを含む。制御回路は、電力線を通って伝送される交流を検出するように構成された電流センサを含む。電力線の交流は、交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む。制御回路はまた、ＡＣ成分およびＤＣ成分を表す電流センサからのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路を含む。フィルタサブ回路は、ＡＣ成分を阻止し、ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成される。制御回路はまた、フィルタサブ回路からのＤＣ出力を受け取り、フィルタサブ回路からのＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路を含む。
分析サブ回路はまた、フィルタサブ回路からのＤＣ出力が指定の閾値を通過したとき、回路遮断器をトリップしまたはオペレータへの出力信号を生成するように構成される。
【００１１】
一実施形態では、負荷へ電力を伝える交流電力線を監視することを含む方法が提供される。この方法はまた、交流内の交流（ＡＣ）成分および直流（ＤＣ）オフセット成分を検出することを含む。この方法はまた、ＡＣ成分およびＤＣ成分を表すセンサ出力を生成することを含む。ＡＣ成分は、ＤＣ成分の周波数より高い周波数を有する。この方法はまた、ＡＣ成分を阻止し、ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成することによって、センサ出力をフィルタリングすることを含む。この方法はまた、ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定することを含む。この方法はまた、ＤＣ出力が指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力することを含む。
【００１２】
いくつかの態様では、この方法はまた、標準モードから緊急モードへ切り換えることを含むことができる。標準モード中の指定の閾値は、緊急モードで特定の障害事象が無視されるように、緊急モード中の指定の閾値より小さくすることができる。
【００１３】
いくつかの態様では、この方法はまた、ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定する前にＤＣ出力を修正することを含むことができる。任意選択で、この方法は、標準モードから緊急モードへ切り換えることを含む。ＤＣ出力は、標準モード中に第１の様態で修正され、緊急モード中に異なる第２の様態で修正される。ＤＣ出力は、制御回路が緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、緊急モードにおいて修正される。
【００１４】
図１は、１つまたは複数の実施形態によるシステム１００の概略図である。システム１００は、電源１０２と、電力線１０４と、１つまたは複数の接触器１０６を有する回路遮断器１０５と、負荷１０８とを含む。電源１０２は、電力線１０４および接触器１０６を通って負荷１０８へ電力を伝えるように構成される。システム１００はまた、電流センサ１１２を有する制御回路１１０を含む。制御回路１１０は、回路遮断器１０５を制御しかつ／またはオペレータ（図示せず）と通信するように構成される。たとえば、制御回路１１０は、計算システムおよび／または個人と（たとえば、ユーザインターフェースもしくは制御パネルを介して）通信することができる。いくつかの実施形態では、電流センサ１１２はホール効果センサであるが、電流センサ１１２は、電力線１０４を通る電流を検出することが可能な他のセンサとすることもできる。
任意選択で、システム１００は、３相電力生成、伝送、または分配システムとして構成することができる。たとえば、システム１００は、３相ソーラインバータを含むことができる。ソーラパネルによって提供されるＤＣ電力を切り換えることによって、ＡＣ出力を生成することができる。この反転プロセスの問題により、ＡＣ出力内に望ましくないＤＣオフセットが生じる可能性がある。別の例として、システム１００は、３相電力に接続された３相モータ（または負荷）を含むことができる。電源とモータとの間に３相接触器を置くことができる。
【００１５】
負荷１０８は、たとえば、機械デバイス（たとえば、モータ）または光学デバイス（たとえば、電球）とすることができる。いくつかの実施形態では、負荷１０８は、自動車または航空機などのより大きいシステムのデバイスである。負荷１０８は、電力線１０４によって供給される複数のデバイスを含むことができる。
【００１６】
後述するように、制御回路１１０は、電力線１０４を流れる電流を監視するように構成される。制御回路１１０は、電流センサ１１２で交流のＤＣ成分を連続してまたは繰り返し検出することによって、電力線１０４を監視することができる。ＤＣ成分は、故障事象を含む１つまたは複数の障害事象が生じたときなどに電力線１０４に導入される可能性のあるＤＣオフセット電流を表す。ＤＣオフセットはまた、より大きい回路が不適切に設計されもしくは誤って較正された場合、または１つもしくは複数の回路構成要素が劣化した場合に生じることがある。ＤＣオフセットはまた、地磁気誘導電流（ＧＩＣ）または電磁パルス（ＥＭＰ）などの外部事象によって引き起こされることがある。ＤＣオフセットはまた、ユーザの誤りまたはユーザによる不適切な入力により生じることがある。
【００１７】
ＤＣ成分が指定の閾値を通過した場合、制御回路１１０は、たとえば回路遮断器１０５の接触器１０６を係合解除することによって、回路を遮断することができる。回路を遮断することに対する別法または追加として、制御回路１１０は、信号をオペレータへ通信することができ、その結果、オペレータはＤＣ成分が閾値を通過したことに気付く。オペレータは、計算システムまたは人間とすることができる。したがって、望ましくない回路状態を回避することができ、かつ／またはオペレータによって考慮することができる。
【００１８】
本明細書では、「指定の閾値を通過する」という語句および同様の語句は、監視されている特徴（たとえば、ＤＣ成分）が所定の条件を満たしたことを意味する。たとえば、ＤＣ成分は、ＤＣ成分を表す値が所定の上限値を通過したとき、ＤＣ成分を表す値が所定の下限値を下回ったとき、またはＤＣ成分を表す値が所定の範囲内にあるとき、指定の閾値を通過することができる。本明細書では、値がＤＣ成分に直接相関する（たとえば、値がＤＣ成分である、ＤＣ成分の倍数である、もしくはＤＣ成分の分数である）とき、または値がＤＣ成分の関数であるとき、値は「ＤＣ成分を表す」または「ＤＣ成分に基づく」。たとえば、場合によっては、ＤＣ成分を含む所定のアルゴリズムを使用して、他の変数または非線形性を制御回路１１０の意思決定に導入することができる。
【００１９】
ＤＣ成分を表す値またはＤＣ成分に基づく値を、ＤＣ出力と呼ぶことができる。場合によっては、たとえば分析を容易にしまたは制御回路をより強健にするために、段後においてＤＣ出力を修正することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、制御回路１１０は、複数の動作モードで動作するように構成される。たとえば、第１の動作モードを標準モードとすることができ、第２の動作モードを緊急モードとすることができる。ＤＣ成分に対する指定の閾値は、標準モードおよび緊急モードで異なってよい。たとえば、緊急モードでは、電力線の回路を遮断することなく１つまたは複数の障害事象が生じることを許容することができるが、これらの障害事象が標準モード中に生じたときは回路を遮断することができる。
【００２１】
制御回路１１０は、オペレータからの制御信号に基づいて、動作モード間を切り換えることができる。たとえば、ユーザは、スイッチを物理的に切り換えてトリップのための閾値または条件を変化させることができる。別法として、計算システムが、動作モードを切り換えるべきであることを識別し、制御回路１１０へ制御信号を送ってトリップのための閾値または条件を変化させることができる。計算システムは、この意思決定のためにハードワイヤード（たとえば、アナログもしくはデジタル回路）とすることができ、または意思決定を行う処理ユニット（たとえば、マイクロプロセッサ）を有することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、制御回路１１０は、ＤＣ成分を分析して、どの１つまたは複数の障害事象が生じたかを識別することができる。たとえば、制御回路１１０は、ＤＣ成分の値に基づいて、特定の事象（または複数の事象）が生じたと判定することができる。この分析は、任意の動作モードで実行することができ、ＤＣ成分が指定の閾値を通過する前または後に行うことができる。特定の事象を識別したとき、制御回路１１０は、識別された事象をオペレータへ通信することができる。別法として、制御回路１１０は、ＤＣ成分をオペレータへ通信することができる。
【００２３】
図２および図３は、制御回路１１０をより詳細に示す。制御回路１１０の一部分のみが図２に示されており、制御回路１１０の異なる部分が図３に示されている。１つの特定の実施形態では、システム１００（図１）または回路遮断器１０５（図１）は、４００Ｈｚおよび２７０Ａ（最大）で１１５Ｖｒｍｓが流れるように構成される。ＲＭＳ電流が２７０Ａである場合、ピークツーピーク電流は７６３．６８Ａである。制御回路１１０は、ＤＣオフセット電流（またはＤＣ成分）が２Ａを超過した場合にリレーをトリップする（たとえば、回路を遮断する）ように構成することができる。しかし、システム１００は、異なるパラメータ値に対して構成することもできる。さらに、図示の実施形態は、制御回路１１０をどのように設計することができるかの単なる一例であり、図示の実施形態を他の様態で修正または設計することもできることを理解されたい。
たとえば、制御回路１１０は、複数の個別サブ回路を有するものとして記載されている。他の実施形態では、１つまたは複数のサブ回路を互いに組み合わせまたは部分的に重ねることができることを理解されたい。
【００２４】
図示のように、電流センサ１１２は、ＡＣ成分およびＤＣ成分を検出するように構成される。電流センサ１１２は、たとえば、バスバーから１．０ミリメートル（ｍｍ）に位置決めすることができる。２７０ＡのＡＣがバスバーを流れているとき、ＡＣ成分によって生成される磁界は７６３．６８ガウス（Ｇ）である。２ＡのＤＣオフセット電流であるとき、ＤＣ成分によって生成される磁界は４Ｇである。電流センサ１１２の一例としては、３．１２５ｍＶ／Ｇで構成されたＡｌｌｅｇｒｏ（登録商標）Ａ１３２５線形ホールセンサを挙げることができる。電流センサ１１２は、集積回路とともに形成することができ、または集積回路に結合することができる。この感度で、ＡＣ成分によって生成される磁界は２．３９Ｖのピーク振幅を引き起こすことができ、ＤＣ成分の磁界は１２．５ｍＶのピーク振幅を引き起こすことができる。１２．５ｍＶは２．３９Ｖと比較すると小さいが、制御回路１１０によってＡＣ成分をフィルタリング（たとえば、阻止）することができる。
【００２５】
この場合も、本明細書に記載のパラメータ値は単なる例として提供されており、電流センサ１１２および制御回路１１０は、異なるパラメータ範囲内で動作するように構成することができる。
【００２６】
図示の実施形態では、センサ出力は、フィルタサブ回路１１４によって受け取られる。フィルタサブ回路１１４はローパスフィルタである。他の実施形態では、様々なフィルタサブ回路を使用することができる。図示のように、フィルタサブ回路１１４は、第１の段および第２の段を含むが、異なる数の段を使用することもできる。フィルタサブ回路１１４は、所定の遮断周波数を有する。上記の例では、ＡＣの周波数は４００Ｈｚであり、これはフィルタサブ回路１１４によって大幅に阻止することができる。フィルタサブ回路１１４は、フィルタ出力を提供する。
【００２７】
図３を参照すると、制御回路１１０は、再調整サブ回路１１６を含むことができる。図示の実施形態では、電流センサ１１２は、磁界が検出されないとき、センサからの出力（センサ出力と呼ばれる）が指定のベース電圧を有することができるように構成される。強い正の磁界が検出されたとき、センサ出力は、指定の最大電圧に近接している可能性がある。強い負の磁界が検出されたとき、センサ出力は、指定の最小電圧に近接している可能性がある。図示の実施形態によって示す例では、フィルタ出力は、約５Ｖの指定の最大電圧および約２．５Ｖの指定の最小電圧を有することができる。
【００２８】
図示の実施形態では、再調整回路１１６は、複数の段１１８、１２０を含む。第１の段１１８で、フィルタ出力は、指定の量だけ修正される。より具体的には、フィルタ出力から２．５Ｖ引かれる。第２の段１２０中、修正済みフィルタ出力に利得が加えられる。たとえば、第１の段１１８からの修正済みフィルタ出力に係数（たとえば、２００）が掛けられる。第１の段１１８からの修正済みフィルタ出力は、０〜１２．５ｍＶの範囲とすることができる。２００の係数を使用した場合、ＤＣ成分が０であるとき、第２の段１２０からの修正済みフィルタ出力は０である。しかしＤＣ成分が２Ａであるとき、第２の段からの修正済みフィルタ出力は２．５Ｖである。こうして利得を加えた出力（または第２の段１２０からの修正済みフィルタ出力）は、分析サブ回路１２２によってより容易に分析することができる。
【００２９】
図示の実施形態は、２つの段を有する再調整回路１１６を含むが、再調整回路１１６は、異なる数の段を有することもできることを理解されたい。さらに、再調整回路１１６は任意選択にすぎないことを理解されたい。他の実施形態では、フィルタサブ回路１１４からのフィルタ出力を分析サブ回路１２２へ直接伝えることができる。
【００３０】
図示のように、第２の段１２０からの修正済みフィルタ出力は、分析サブ回路１２２へ通信される。図示の実施形態では、分析サブ回路１２２は、トリップ電流を設定するためのヒステリシスおよびトリマを有する比較器１２４を含む。
【００３１】
図４および図５は、システム１００（図１）の動作中の制御回路１１０（図１）の様々な要素間の関係を示すグラフを含む。図４で、グラフ１３１は、電流センサ１１２によって検出されるＡＣ成分の電圧を示す。グラフ１３２は、電流センサ１１２によって検出されるＤＣ成分の電圧を示す。グラフ１３３は、図２の点１４３における電流センサ１１２の電圧を示す。これはフィルタサブ回路１１４へ通信される電圧である。これをセンサ出力と呼ぶことができる。電流センサ１１２の電圧は、ＡＣ成分、ＤＣ成分、および所定の値またはオフセット（たとえば、２．５Ｖ）の和である。グラフ１３４は、点１４４における比較器１２４の電圧を示す。図５で、グラフ１３６は、点１４６におけるフィルタサブ回路１１４の電圧を示す。点１４６における電圧は、ＡＣ成分が除去された電流センサ１１２の電圧である。これをＤＣ出力と呼ぶことができる。このＤＣ出力は、再調整サブ回路１１６の１つまたは複数の段（たとえば、段１１８、１２０）によって後に修正することができる。別法として、ＤＣ出力は、分析サブ回路１２２によって直接分析することができる。
【００３２】
グラフ１３５は、第２の段１２０の点１４５における電圧を示す。点１４５における電圧は、フィルタ電圧から第１の段１１８によって加えられる指定のオフセット（たとえば、２．５Ｖ）を引いた電圧である。グラフ１３７は、点１４７における第２の段１２０後（たとえば、利得を加えた後）の電圧を示す。
【００３３】
図４および図５に示すように、電力線１０４（図１）は、９０ミリ秒（ｍｓ）で定常状態を有する。この例では、制御回路１１０は、ＤＣ成分が１２．５ｍＶを超過したときにトリップするように構成される。図示のように、約１００ｍｓで１つまたは複数の障害事象が生じることがあり、それによりＤＣオフセット電流が電力線１０４に導入される。このＤＣオフセット電流により、電流センサ１１２内のＤＣ成分が突然変化する。グラフ１３２によって示すように、ＤＣ成分は、約０ｍＶから約１７．５ｍＶへ変化する可能性がある。これは１２．５ｍＶを超過している。１４３における電流センサの電圧は、約１７．５ｍＶ上昇する。
【００３４】
点１４６における電圧は約１０３ｍｓで上昇し始め、点１４５および１４７における電圧はその直後に上昇し始める。約１２７または１２８ｍｓで、点１４４における電圧が約３．７０Ｖから約０．３Ｖへ降下する。
【００３５】
閾値電圧１４８を超過したとき、制御回路１１０は、接触器（または複数の接触器）１０６を起動させ、それによってリレーをトリップすることができる。リレーをトリップすることに対する別法または追加として、制御回路１１０は、この状態をオペレータへ通信することができる。場合によっては、ＤＣ成分を通信することもできる。そのような場合、厳密な値（たとえば、２．３Ａ）を通信することができ、またはＤＣ成分がどれだけ超過したかという重大度を通信することができる。たとえば、ライトを色分けすることができ、したがってユーザは、ＤＣ成分が閾値をどの程度超過したかを認識する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、制御回路は、比較的低コストとすることができる。たとえば、構成要素は、単一のホール効果センサ、汎用のクワッド演算増幅器（たとえば、単一のチップ）、および汎用の比較器のみを含むことができる。制御回路は、ＡＣ電流が降下した場合、ＤＣ電流が大幅に低くなる可能性があるため（たとえば、数百アンペア〜１０アンペア以下）、強健にすることができる。さらに、フィルタサブ回路は、雑音余裕度を提供することができる。シュミットトリガ（またはヒステリシス）が、信号チェーン内の残余リップルによるバウンシングを防止することができる。
【００３７】
任意選択で、制御回路１１０は、処理ユニット１５０を含むことができる。処理ユニット１５０は、他の情報に基づいて指定の閾値を変化させるように構成することができる。たとえば、システム１００が緊急モードで動作している場合、処理ユニット１５０は、指定の閾値を変化させて、指定の閾値を通過するのをより困難にすることができる。処理ユニット１５０は、メモリなどの有形および非一過性のコンピュータ可読媒体に記憶されている命令に基づいて動作を実行する論理ベースのデバイスとすることができる。処理ユニット１５０はまた、ハードワイヤードとすることができる。
【００３８】
他の実施形態では、処理ユニット１５０（または他の回路）は、再調整サブ回路１１６がＤＣ出力をどのように修正するかを変化させることができる。たとえば、動作モードに基づいて、再調整サブ回路１１６の機能を変化させることができる。一例として、段１１８で加えられるオフセットまたは段１２０で加えられる利得は、動作モードが標準モードであるかそれとも緊急モードであるかに基づいて変化させることができる。したがって、再調整サブ回路１１６は、ＤＣ出力を異なる様態で修正することができる。
【００３９】
図６は、一実施形態による方法を示す流れ図２００である。方法２００は、２０２に、負荷へ電力を伝える交流電力線を監視することを含む。方法２００はまた、２０４に、交流（ＡＣ）成分を検出することを含む。１つまたは複数の障害事象後、２０４で、交流内の直流（ＤＣ）オフセット成分を検出することができる。次いで方法２００は、２０６に、ＡＣ成分およびＤＣ成分を表すセンサ出力を生成することを含むことができる。ＡＣ成分は、ＤＣ成分の周波数より高い周波数を有する。方法２００はまた、２０８に、ＡＣ成分を阻止し、ＤＣ成分に基づくＤＣ出力を生成することによって、センサ出力をフィルタリングすることを含む。
【００４０】
任意選択で、方法２００は、２１０に、フィルタリング後、２１２でＤＣ出力が指定の閾値を通過したかどうかを判定する前に、ＤＣ出力を修正することを含むことができる。２１２で、方法２００は、ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定することができる。この判定を行ったとき、方法２００は、２１４でリレーをトリップすることまたは２１６で信号を出力することのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４１】
任意選択で、方法２００はまた、２１８に、標準モードから緊急モードへ切り換えることを含むことができる。標準モード中の指定の閾値は、緊急モードで特定の障害事象が無視されるように、緊急モード中の指定の閾値より小さくすることができる。別法として、再調整回路によって異なる様態でＤＣ出力を修正することができる。２１８で切り換えることは、方法２００中に任意の時点で行うことができる。２１８で切り換えることは、手動で起動させることができ、または上述したように自動的に起動させることができる。
【図１】
2019527015.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月2日(2019.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力線１０４を監視するように構成された制御回路１１０であって、
前記電力線１０４を通って伝送される交流を検出するように構成され、前記電力線１０４の交流が交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む、電流センサ１１２と、
前記ＡＣ成分および前記ＤＣ成分を表す前記電流センサ１１２からのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路１１４であって、前記ＡＣ成分が前記ＤＣ成分の周波数より高い周波数を有し、前記ＡＣ成分を阻止し、前記ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成されたフィルタサブ回路１１４と、
前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を受け取り、前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路１２２であって、前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力が前記指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力するように構成された分析サブ回路１２２とを備える制御回路１１０。
【請求項２】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記指定の閾値は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記標準モードについて前記緊急モードより小さい、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項３】
前記ＤＣ出力が前記分析サブ回路１２２によって受け取られる前に前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を修正するように構成された再調整サブ回路１１６をさらに備える、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項４】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記再調整サブ回路１１６は、前記標準モード中に前記ＤＣ出力を第１の様態で修正し、前記緊急モード中に前記ＤＣ出力を第２の様態で修正し、前記ＤＣ出力は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記緊急モードにおいて修正される、請求項３に記載の制御回路１１０。
【請求項５】
前記電流センサ１１２は、ホールセンサである、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項６】
前記分析サブ回路１２２は、閾値検出器を含む、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項７】
前記再調整サブ回路１１６は、前記フィルタサブ回路１１４からの前記出力の値を所定の量だけオフセットする、請求項３に記載の制御回路１１０。
【請求項８】
前記制御回路１１０は、前記ＤＣ成分を分析して１つまたは複数の障害事象を識別するように構成されている、請求項１に記載の制御回路１１０。
【請求項９】
電源１０２から負荷１０８へ電力を伝えるように構成された交流電力線１０４と、
前記交流電力線１０４に結合した回路遮断器１０５と、
前記交流電力線を監視するように構成された制御回路１１０を含むシステムであって、
前記制御回路１１０は、
電力線１０４を通って伝送される交流を検出するように構成され、前記電力線１０４の交流が交流（ＡＣ）成分および直流ＤＣオフセット成分を含む、電流センサ１１２と、
前記ＡＣ成分および前記ＤＣ成分を表す前記電流センサ１１２からのセンサ出力を受け取るように構成されたフィルタサブ回路１１４であって、前記ＡＣ成分が前記ＤＣ成分の周波数より高い周波数を有し、前記ＡＣ成分を阻止し、前記ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成するように構成されたフィルタサブ回路１１４と、
前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を受け取り、前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定するように構成された分析サブ回路１２２であって、前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力が前記指定の閾値を通過したとき、前記回路遮断器１０５の接触器１０６を起動しまたはオペレータへ信号を出力するように構成された分析サブ回路１２２とを備える、システム１００。
【請求項１０】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記指定の閾値は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記標準モードについて前記緊急モードより小さい、請求項９に記載のシステム１００。
【請求項１１】
前記ＤＣ出力が前記分析サブ回路１２２によって受け取られる前に前記フィルタサブ回路１１４からの前記ＤＣ出力を修正するように構成された再調整サブ回路１１６をさらに備える、請求項９に記載のシステム１００。
【請求項１２】
前記制御回路１１０は、標準モードおよび緊急モードで動作するように構成され、前記再調整サブ回路１１６は、前記標準モード中に前記ＤＣ出力を第１の様態で修正し、前記緊急モード中に前記ＤＣ出力を第２の様態で修正し、前記ＤＣ出力は、前記制御回路１１０が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記緊急モードにおいて修正される、請求項１１に記載のシステム１００。
【請求項１３】
前記電流センサ１１２は、ホールセンサである、請求項９に記載のシステム１００。
【請求項１４】
前記分析サブ回路１２２は、閾値検出器を含む、請求項９に記載のシステム１００。
【請求項１５】
前記再調整サブ回路１１６は、前記フィルタサブ回路１１４からの前記出力の値を所定の量だけオフセットする、請求項１１に記載のシステム１００。
【請求項１６】
前記制御回路１１０は、前記ＤＣ成分を分析して１つまたは複数の障害事象を識別するように構成されている、請求項９に記載のシステム１００。
【請求項１７】
負荷１０８へ電力を伝える交流電力線１０４を監視することと、
交流内の交流（ＡＣ）成分および直流（ＤＣ）オフセット成分を検出することと、
前記ＤＣ成分の周波数より高い周波数を有する前記ＡＣ成分、および、前記ＤＣ成分を表すセンサ出力を生成することと、
前記ＡＣ成分を阻止し、前記ＤＣ成分に基づいたＤＣ出力を生成することによって、前記センサ出力をフィルタリングすることと、
前記ＤＣ出力が指定の閾値を通過したと判定することと、
前記ＤＣ出力が指定の閾値を通過したとき、リレーをトリップしまたは信号を出力することを含む、方法。
【請求項１８】
標準モードから緊急モードへ切り換えることをさらに含み、前記標準モード中の前記指定の閾値は、前記緊急モードで特定の障害事象が無視されるように、前記緊急モード中の前記指定の閾値より小さい、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＤＣ出力が前記指定の閾値を通過したと判定する前に前記ＤＣ出力を修正することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
標準モードから緊急モードへ切り換えることをさらに含み、前記ＤＣ出力は、前記標準モード中に第１の様態で修正され、前記緊急モード中に異なる第２の様態で修正され、前記ＤＣ出力は、前記制御回路が前記緊急モードで動作しているときに特定の障害事象が無視されるように、前記緊急モードにおいて修正される、請求項１９に記載の方法。
【国際調査報告】
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